花样滑冰:冰上的艺术与物理之美

作者:流火来源:​蝌蚪五线谱发布时间:2022-02-17

花样滑冰不仅是艺术盛宴,还包含了很多有趣的物理知识!

 在历届冬季奥运会上,花样滑冰都一直是艺术气息最为浓厚的比赛项目之一。花样滑冰运动员随着伴奏音乐在冰面上翩翩起舞,乐曲、舞蹈、冰雪三重元素结合,产生了独特的艺术之美,即使观众对花样滑冰项目的比赛规则不甚了解,也不妨碍对它的喜爱与欣赏。

花样滑冰的起源

在冰封的湖面上滑行,是早期寒冷的北欧国家一种常见的交通出行方式。随着时代的发展,各种解放个性、追求人类极限的冰上运动开始初具雏形,并不断演变,最终成为了我们现在所见到的各种现代冰上比赛项目,而花样滑冰同样也在此列,并且是冬季运动项目中最古老的运动之一。

19世纪,被誉为“现代花样滑冰之父”的芭蕾舞表演艺术家杰克逊·海因斯将舞蹈和滑冰融为一体,改变了早期花样滑冰古板正式的风格,极大丰富了这项艺术运动的内容与形式。在此之后,花样滑冰项目进入了高速发展时期,并于1924年正式成为了冬季奥运会的比赛项目。

目前,花样滑冰项目包括单人滑冰、双人滑冰、冰上舞蹈和集体滑冰四项(冬奥会目前仅设立了前三项)。运动员需要在冰上随音乐节奏而起舞,并完成旋转、跳跃、转体、托举、抛跳等一系列技术动作,最终技术得分和艺术得分之和较高者获胜。

因此,花样滑冰项目对运动员的节奏感、身体的平衡能力、柔韧性、耐力以及协调能力等要求较高,双人滑冰和集体滑冰项目中还考验了团队配合能力,是一种兼具力量、技巧与动感的冰上艺术表现形式。

19世纪的滑冰场面,图片来源:Wikipedia

花样滑冰的艺术之美

音乐、舞蹈、服装和高难度动作等几个方面都可以体现出花样滑冰的艺术之美。单人和双人花滑项目中采用的伴奏舞曲一般是没有人声的古典音乐,而冰上舞蹈项目则限制较少,可以选用大众接触较多的流行音乐,因此更具感染力。而不计分数的表演赛中的限制更少,运动员可以任意选择伴奏舞曲来表达自己的想法,即使是恶搞、串烧等乐曲也可上场。2002年长野冬奥会上,中国花滑运动员陈露将我国传统名曲《梁祝》带到了国际舞台,在夺得铜牌的同时,也向世界传播了中国文化。在2020年中国杯花样滑冰大奖赛的表演赛上,王诗玥/柳鑫宇组合凭借一曲《一剪梅》将现场气氛点燃,换上花衬衫开始冰上蹦迪,非常具备感染力。

充满活力的冰上蹦迪《一剪梅》,图片来源:腾讯新闻

犹如泳衣之于游泳运动员,速滑服之于速度滑冰远动员一般,花滑服装同样是花样滑冰运动员必不可少的“战衣”。花样滑冰运动员的服装有一个固定的名称,叫做“考斯腾”,来源于其英文名称Costume。精心设计过的考斯腾可以做到与所选舞曲的风格和舞蹈动作编排相得益彰,充分表达自身舞蹈所要传达的精神,为观众呈现出精彩的视觉效果。因此,赛场上运动员所穿的考斯腾也会成为观众们热烈讨论的话题。

中国花滑选手陈虹伊身穿蓝色服装,颇具美感,图片来源:新华网

西班牙花滑选手费尔南德兹在平昌冬奥会上的服装,图片来源:新华网

韩国花滑选手金妍儿在退役演出时的服装,图片来源:官方海报

跳跃和旋转是花样滑冰中的基本技术动作,对运动员的柔韧性、平衡性以及力量等要求较高。各种跳跃和旋转方法与运动员的步法、变刃、舞蹈动作向配合,即可表现出运动员的轻盈、灵动之美。

常见的跳跃方式有点冰跳和刃跳两种方式,其中点冰跳是指以冰鞋前端的锯齿为助力起跳,而刃跳则是以刀刃为助力起跳。常见的的跳跃技术动作则大致有六种:属于点冰跳的勾手跳、菲利普跳和后外点冰跳,以及属于刃跳的阿克塞尔跳、后外结环跳和后内结环跳。而根据运动员跳跃到空中后的转体周数N,又可称为N周跳。

阿克塞尔两周跳,图片来源:日本J Sports电视台

后外点冰三周接后外点冰三周连跳,图片来源:日本J Sports电视台

旋转则可分为三种基本动作:燕式旋转、蹲踞旋转、直立旋转,此外还有一些非基本姿态的旋转方式。根据具体姿态的不同,上述三种旋转动作还可细分为更多的类别。如燕式旋转有前燕、仰燕和侧燕三类。

前燕旋转,图片来源:2014索契冬奥会

仰燕旋转,图片来源:2014索契冬奥会

侧燕旋转,图片来源:央视频

花样滑冰的物理之美

花样滑冰赛场上运动员的技术精湛,所呈现出的花滑艺术之美令人叹为观止。不过,如果么有基本物理规律的“鼎力相助”,花样滑冰便无法展现它的魅力。所以花样滑冰的艺术之美同样也是自然规律之美的体现。我们这就来盘点下花样滑冰中的知识点吧!说不定这里面有下次的考题呢!

摩擦力

任何两个相互接触的物体之间都会产生摩擦力,是我们日常赖以步行、跳跃的基本物理性质。所以,尽管冰面非常光滑,其与冰鞋之间仍然有着摩擦力的存在。而花样滑冰运动员正是灵活运用了摩擦力,才得以完成各种技术动作。

例如,穿着冰鞋可以在冰面上灵活地高速滑行,是因为刀刃处的高压强使附近的冰面短暂熔化呈水膜,从而降低了摩擦力;而冰鞋前端的锯齿设计则可以深深扎入冰面,为运动员提供足够的摩擦力,点冰跳等动作正是借此实现的。

花样滑冰的冰鞋前端有锯齿,图片来源:olympics.com

向心力与离心力

花样滑冰运动中存在着大量的旋转动作,这其中便离不开向心力和离心力这两个形影不离的兄弟了。以双人项目中的螺旋线式旋转为例,该项目以男运动员为圆心,女运动员绕其做圆周螺旋运动,借此表达爱情中的眷恋之美。在这个旋转过程中,女运动员受到了远离男运动员的离心力。为此,男运动员需要紧紧拉着女伴的手,并使冰鞋上的锯齿扎入冰面,以获得足够的摩擦力。这其中的拉力和摩擦力便是向心力,用于克服离心力。如此一来,两人所组成的旋转系统才能保持稳定状态。

前外螺旋线旋转动作,图片来源:意大利RSI电视台

这里还需要多说一句,离心力是以旋转物体(女运动员)为参照物的非惯性坐标系下,人们所给定的一种假象力。这种假象力用于抵消旋转物体所受到的向心力(男运动员所提供的拉力),这样一来牛顿第二定律才得以在非惯性坐标系下成立。

角动量守恒定律

在单人旋转动作中,运动员可以通过调整手臂的姿势来控制转动的速度,这其中应用了角动量守恒定律。角动量是一种旋转物体所具有的性质,可以简单表示为旋转物体的质量、旋转速度以及旋转半径三者的乘积。而角动量守恒定律则指出,当物体在稳定旋转时,它的角动量总是保持不变。

而在花样滑冰的旋转动作中,当运动员张开手臂时,旋转速度会变慢;而当收拢手臂时,旋转速度会加快,这便是通过调节自身的旋转半径来控制旋转速度。我们自己也可以在转椅上亲自体验一下角动量守恒定律的奇妙之处。

宇宙中的行星在绕恒星旋转时,同样遵守着这一规律,并且又被称为开普勒第二定律。怎么样,是不是很神奇?

参考文献:

[1] 鲍丽,唐一鑫. 浅谈花样滑冰演变历程[J]. 文体用品与科技,2018,9(9):5. DOI:10.3969/j.issn.1006-8902.2018.09.001.

[2] 李晔.花样滑冰塑造性分析[J].冰雪体育创新研究,2021(05):178-179.

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